レーザー駆動型重イオン源の可能性

The Possibility of laser-driven heavy ion source

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久   ; 佐甲 博之   ; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; 前田 祥太; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 金崎 真聡; 桐山 博光; 福田 祐仁; 神門 正城; 山内 知也*; 渡辺 幸信; Bulanov, S. V.; 近藤 公伯; 今井 憲一; 永宮 正治

Nishiuchi, Mamiko; Sakaki, Hironao; Nishio, Katsuhisa; Sako, Hiroyuki; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; Matsukawa, Kenya*; Maeda, Shota; Sagisaka, Akito; Ogura, Koichi; Kanasaki, Masato; Kiriyama, Hiromitsu; Fukuda, Yuji; Kando, Masaki; Yamauchi, Tomoya*; Watanabe, Yukinobu; Bulanov, S. V.; Kondo, Kiminori; Imai, Kenichi; Nagamiya, Shoji

クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでいる。高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るかが建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかが問題となってくる。しかし、既存の加速器技術におけるイオン源で達成できるQ/Mは現状0.2程度にとどまっている。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることを示唆する。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。

The up-grade plan for the heavy ion accelerator facilities in the world is now going on. The important issues to be solved is how to make high-current, high Q/M and high energy heavy ion beam. To make smaller size heavy ion accelerator is important in order to minimize the construction and running costs. The key issue is, "whether or not we can obtain high Q/M ion beam at the very beginning of the accelerator stages". However, the existing conventional ion-source technology can supply the beam of Q/M 0.2. On the other hand, our research at is to accelerate the ions by the laser-based method by using high contrast high intensity short pulse laser system, J-KAREN. Thanks to the extra-ordinary high quasi-static electric field of 100 TV/m set in our method, the ions are efficiently stripped and accelerated toward high energy. By optimizing the condition, it is very probable that not only the laser-based ion source but also the laser-based ion injector would be realized. We show the experimental results of high-energy heavy ion acceleration by the interaction between high intensity short-pulse laser pulse interaction with the thin-foil target.